人类要在太空旅行，氧气、食物必不可少。但长期身处航天器内或者是月球、火星，如何持续稳定地获取氧气和食物?
西北工业大学生态与环境保护研究中心合成生物学实验室，已经研究出了可以向细胞外分泌蔗糖的蓝藻，以此为核心打造的蓝藻人造叶片系统，有望为解决人类探索太空时的生存难题提供一个崭新思路。
让经过基因编辑的蓝藻 向细胞外分泌蔗糖供人使用
3月17日，华商报记者在该实验室看到，培养舱内照明充足，舱内摆放的培养皿颜色或浓或淡，都呈绿色，看起来似乎并无特别之处。
但据实验室里的在读博士研究生蒿飞介绍，这些蓝藻和一般蓝藻可大不相同，它们可以向细胞外分泌蔗糖。以此为核心打造蓝藻人造叶片系统，有望为解决人类探索太空时的生存难题提供一个崭新的思路。
蓝藻是地球上目前已知的唯一能产生氧气的光合自养型微生物，也是地球上最原始的微生物之一。蓝藻具有比植物更加高效的光合作用，是地球上绿色光合植物的祖先，地球富含氧气主要就是蓝藻的贡献。蓝藻具有极强的生命力，现在已在深海温泉和莫哈韦沙漠内部的岩石中发现蓝藻的生长。利用蓝藻这些特点，可以在太空极端环境下把二氧化碳和水还原成人类必需的碳水化合物和氧气。
那么，研究人员是如何将蓝藻细胞内产生的蔗糖排出，供人类使用呢?
蒿飞介绍，他们通过对蓝藻进行基因编辑，成功获得了可以将细胞生产的蔗糖自动排到细胞外的蓝藻。实验发现，随着蓝藻的持续培养，野生型蓝藻基本没有变化，而实验组蓝藻却持续的向细胞外产出蔗糖，细胞外培养溶液里蔗糖浓度累计能达到1.1G/L以上。“也就是说，每升培养溶液可以产生1.1克蔗糖，而且这个生产过程是持续不断的。这已达到了目前国际上同类工作的最高水平，并有望进一步改造完善，大幅度提高产量。”
“农作物对太阳能的利用只有1%，要维持一个人的生活需要100平方米的土地。而蓝藻对太阳能的利用率，要大大超过农作物。如果发生了电影《流浪地球》里的情况人类要到地下生存，没有土地了怎么办?在太空旅行过程中，人类也要面临同样的问题。”
将来一个“背包” 就有望解决氧气食物等问题
蒿飞和在读硕士研究生卓炳照介绍，他们实验室的研究方向，是设计蓝藻人造叶片(一种以培养蓝藻为核心的类似太阳能板的装置)。该装置保护蓝藻不受太空辐射、极限温度、极度干燥等太空环境的伤害，同时可以有效利用太空中的光照和装置里不断循环的含二氧化碳的液体，给蓝藻一个适宜生长繁衍的培养环境。
而改造的蓝藻可以不断分泌蔗糖等碳水化合物以及氧气，这些能量物质和氧气随着循环水流被排到装置外收集起来，成为人类需要的食物等能源物质。有了碳水化合物，就可以改造别的工程菌，生产出氨基酸、维生素、能源、药物、各种化工材料等，同时以人造叶片为核心建立一个废物处理循环系统，使废水、废气经过蓝藻处理变成可再利用的生活用水和新鲜空气，从而形成一个完全自产自足的系统。
“如果将来蓝藻的产糖量可以进一步提高，人类在太空旅行只需要背着一个背包大小的装置，就可以维持氧气和食物供应。”蒿飞说：“不过这种基于蓝藻开发的人造叶片装置严格来说不是生态系统，而是可以人为可控的装置，在未来太空探索和太空移民初始阶段具有方便高效的优越性。我们还可以把它装在航天器的太阳能板上，不用占据航天器的内部空间。”
